(57)【要約】【課題】パネル溶接装置で隣接する溶接トーチからのアース電流により発生するアークの磁気吹き現象を低減し、スパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥を低減すること。【解決手段】炉壁管とフィンからなるボイラ炉壁パネルを移送する上下ガイドローラ４，５と、上下ガイドローラの間に配置された第１列溶接トーチ６ａと、第１列溶接トーチの後方側に配置された第２列溶接トーチ６ｂと、を備えて、炉壁管とフィンをアーク溶接するボイラ炉壁パネル溶接装置であって、第１列と第２列溶接トーチのアース設置端子１０ａを同一のガイドローラ５ｂに接続し、溶接トーチによるスプレーアーク状態を現出するパルス電流のピーク電流期間が、第１列溶接トーチと第２列溶接トーチとで重なり合わないように、各溶接トーチへのパルス電流を同期制御すること。【選択図】図１
2005177787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炉壁管とフィンからなるボイラ炉壁パネルを移送する少なくとも２つの上下ガイドローラと、前記２つの上下ガイドローラの間に配置された第１列溶接トーチと、前記第１列溶接トーチに対して前記パネルの移送方向の後方側に配置された第２列溶接トーチと、を備えて、前記炉壁管と前記フィンをアーク溶接するボイラ炉壁パネル溶接装置であって、
前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチのアース設置端子を同一の前記ガイドローラに接続し、
溶接トーチによるスプレーアーク状態を現出するパルス電流波形のピーク電流期間が、前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチとで重なり合わないように、各溶接トーチへのパルス電流を同期制御する
ことを特徴とするボイラ炉壁パネル溶接装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記アース設置端子は、溶接進行方向の後方に配置されたガイドローラに接続することを特徴とするボイラ炉壁パネル溶接装置。
【請求項３】
複数の炉壁管とフィンからなるボイラ炉壁パネルを第１、第２及び第３の上下ガイドローラで拘束し、前記ガイドローラを回転させて前記パネルを移動させ、前記第１と第２のガイドローラ間に第１列溶接トーチと第２列溶接トーチを配置し、前記第２と第３のガイドローラ間に第３列溶接トーチと第４列溶接トーチを配置し、前記パネルの上面と下面を同時に溶接するボイラ炉壁パネル溶接装置であって、
前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチのアースケーブルを溶接進行方向の後方に配置された前記第２のガイドローラに設置するとともに、前記第３列溶接トーチと前記第４列溶接トーチのアースケーブルを溶接進行方向の後方に配置された前記第３のガイドローラに設置し、
前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチのパルス電流波形のピーク電流期間が重ならないようにずらすとともに、前記第３列溶接と前記第４列溶接トーチのパルス電流波形のピーク電流期間が重ならないようにずらす
ことを特徴とするボイラ炉壁パネル溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの火炉壁を構成するパネルを製作するのに用いられるボイラ炉壁パネル溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラの炉壁は、図９に示すように、並設された複数の炉壁管２の間をフィン３でつないでなるパネル１によって構成される。炉壁管２とフィン３の接合は、図１０のパネル１断面図に示すように、パネル１の両面から溶接により行われる。このようなパネル１を製造する方法としては、パネル溶接装置を用いて、炉壁管２が数本からなる単品パネルを作成し、更に単品パネルと単品パネルの間をフィン３でつないで広幅パネルを形成することが行われている。
【０００３】
炉壁管２とフィン３を溶接する方法としては、消耗電極式ガスシールドアーク溶接法とサブマージアーク溶接法が用いられる。パネル１の片面から下向き姿勢で安定した溶接を行う場合は、高速溶接が可能なサブマージアーク溶接法を用いる場合が多いが、パネル１全体の変形が大きくなるのと、パネル１を反転する作業が発生する。そこで、パネル１上面からの下向き姿勢とパネル１下面からの上向き姿勢で同時溶接を行い、パネル１全体の変形を少なくし、反転作業を無くして全体の製作時間を短縮するために、消耗電極式ガスシールドアーク溶接法を用いたパネル溶接装置が開発されている。なお、図９と図１０に示すボイラ炉壁パネルの構成は、本発明の実施形態においても適用される構成である。
【０００４】
まず、パネル溶接装置の一例として、消耗電極式ガスシールドアーク溶接法を用いて、パネル１の上下両面から溶接する溶接装置の背景について図面を用いて説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の全体構成を示す正面図である。図２は本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の全体構成を示す平面図である。図３は図２に示すＡ−Ａ線切断の断面図である。図４は図２に示すＢ−Ｂ線切断の断面図である。なお、図１〜図４に示す構成は本発明の実施形態に適用される構成であるが、溶接装置における背景技術の説明にも利用する。
【０００５】
図示するパネル溶接装置では、炉壁管２の４本とフィン３の３本からなるパネル１を、第１上部ガイドローラ４ａと第１下部ガイドローラ５ａと、第２上部ガイドローラ４ｂと第２下部ガイドローラ５ｂと、第３上部ガイドローラ４ｃと第３下部ガイドローラ５ｃにより上下より拘束し、ガイドローラを図示していない駆動機構により回転しパネル１を図１の左方向に移動させる構造になっている。上部のガイドローラ４ａ，４ｂ，４ｃは、図示していないがエアーシリンダあるいは油圧シリンダで上下に移動する構造になっていて、エアーあるいは油圧により下部のガイドローラ５ａ，５ｂ，５ｃに押し付けられている。
【０００６】
第１上部、下部ガイドローラ４ａ，５ａと、第２上部、下部ガイドローラ４ｂ，５ｂの間に第１列溶接トーチ６ａと第２列溶接トーチ６ｂをパネル１下面から上向き姿勢で配置し、第２上部、下部ガイドローラ４ｂ，５ｂと、第３上部、下部ガイドローラ４ｃ，５ｃの間に第３列溶接トーチ６ｃと第４列溶接トーチ６ｄをパネル１上面から下向き姿勢で配置する。
【０００７】
各溶接トーチは隅肉溶接のため図３、図４に示すように傾ける場合が多く、また、フィン３の幅が狭いパネル１もあり同列溶接トーチで同じフィン３を溶接すると入熱量が上がりフィン３が溶け落ちることがあるため、第１列溶接トーチ６ａと第２列溶接トーチ６ｂの間、第３列溶接トーチ６ｃと第４列溶接トーチ６ｄの間は間隔をとって配列している。
【０００８】
第１列、第２列溶接トーチ６ａ，６ｂは、パワーケーブル８ａにより溶接電源７ａのプラス端子に接続し、溶接電源７ａのマイナス端子よりアースケーブル９ａをアース設置端子１０ａに接続し、アース設置端子１０ａはケーブル２１ａにより給電ブラシ２０ａに接続され、給電ブラシ２０ａは第２下部ガイドローラ５ｂにばね２２ａにより押し付けられ、第２下部ガイドローラ５ｂと給電ブラシ２０ａの可動部でも確実に通電が行えるようになっていて、溶接電流が流れる回路を形成する。同様に、第３列、第４列溶接トーチ６ｃ，６ｄは、パワーケーブル８ｂにより溶接電源７ｂのプラス端子に接続し、溶接電源７ｂのマイナス端子よりアースケーブル９ｂをアース設置端子１０ｂに接続し、アース設置端子１０ｂはケーブル２１ｂにより給電ブラシ２０ｂに接続され、給電ブラシ２０ｂは第２下部ガイドローラ５ｃにばね２２ｂにより押し付けられ、第２下部ガイドローラ５ｃと給電ブラシ２０ｂの可動部でも確実に通電が行えるようになっていて、溶接電流が流れる回路を形成する。
【０００９】
ガイドローラは図示していないが炉壁管２とフィン３の形状に合わせて中央部は凹凸があるため、図３に示すように給電ブラシ２０ａは下部ガイドローラの両端に設置する。尚、アースケーブルの設置もいろいろな方法があり、例えばアースケーブル設置端子を直接パネル１本体に設置し、パネル１と一緒にアースケーブル接地端子を移動させる場合もある。
【００１０】
消耗電極式ガスシールドアーク溶接法等のアーク溶接法は、交流または直流の溶接電源に接続された電極（消耗電極式ではワイヤ）と被溶接材との間でアークを発生させ、その発熱により溶接ワイヤおよび被溶接材を溶融させることにより溶接する方法である。このアーク溶接方法を行う際に、被溶接材へのアースケーブルの設置位置が不適当であると、溶接電流によって形成される磁界や被溶接材を流れるアース電流によって形成さられる磁界と溶接電流との電磁作用によって溶接時に溶接アークがローレンツ力（電磁力）の負荷方向に偏向（この現象を一般に磁気吹きと称する）することが知られている。磁気吹き現象が激しい時は、スパッタの多発や溶け込み不良、ビードの蛇行、ビード形状の不良等の溶接欠陥が生じる。
【００１１】
磁気吹き現象の一例を図を用いて説明する。図６は被溶接材のアース接続位置が溶接進行方向前方のときの１電極アーク溶接状況を示す模式図である。図７は被溶接材のアース接続位置が溶接進行方向後方のときの１電極アーク溶接状況を示す模式図である。図８は被溶接材のアース接続位置が溶接進行方向後方のときの２電極アーク溶接状況を示す模式図である。図６、図７及び図８において、（丸内の●）印は紙面裏から表方向、（丸内の×）印は紙面表から裏方向の磁界を示す。また、例えば図６には前記（丸内の●）印が３個集まった箇所があるが、この箇所では磁界の強いことを表している。
【００１２】
図６において、被溶接材１２上方に所定寸法を隔てて溶接トーチ６および溶接ワイヤ（電極）１１を配置し、被溶接材１２の溶接終了側端部にアースケーブル９を取り付け、前記溶接ワイヤ１１に接続したパワーケーブル８およびアースケーブル９を溶接電源７のプラス側およびマイナス側のそれぞれに接続し、パワーケーブル８から電圧を印加することにより溶接ワイヤ（電極）１１と被溶接材１２の間にアーク１４を発生させながら溶接トーチ６および溶接ワイヤ（電極）１１を図６で右方向に進行させて溶接を行う。
【００１３】
このとき、溶接ワイヤ１１およびアーク１４中を流れる溶接電流１５により被溶接材１２の面に平行な右回りの誘導磁界が発生し、アーク１４とアースケーブル９間の被溶接材１２を流れるアース電流１２により被溶接材１２の面に垂直な右回りの誘導磁界が発生する。その結果、アーク１４のアースケーブル９設置側近傍の磁界密度がその反対側に比べて高くなり（図６に示す３つの（丸内の●）印を参照）、この磁界とアーク１４中を流れるアーク電流１５との電磁作用によりローレンツ力（電磁力）１７が発生し、これと同じ方向にアーク１４が偏向する磁気吹き現象が発生する。
【００１４】
逆に、図７においては、被溶接材１２上方に所定寸法を隔てて溶接トーチ６および溶接ワイヤ（電極）１１を配置し、被溶接材１２の溶接開始側端部にアースケーブル９を取り付け、前記溶接ワイヤ１１に接続したパワーケーブル８およびアースケーブル９を溶接電源７のプラス側およびマイナス側のそれぞれに接続し、パワーケーブル８から電圧を印加することにより溶接ワイヤ（電極）１１と被溶接材１２の間にアーク１４を発生させながら溶接トーチ６および溶接ワイヤ（電極）１１を図で右方向に進行させて溶接を行う。このとき、溶接ワイヤ１１およびアーク１４中を流れる溶接電流１５により被溶接材１２の面に平行な右回りの誘導磁界が発生し、アーク１４とアースケーブル９間の被溶接材１２を流れるアース電流１６により被溶接材１２の面に垂直な右回りの誘導磁界が発生する。その結果、アーク１４のアースケーブル９設置側近傍の磁界密度がその反対側に比べて高くなり、この磁界とアーク１４中を流れるアーク電流１５との電磁作用によりローレンツ力（電磁力）１７が発生し、これと同じ方向にアーク１４が偏向する磁気吹き現象が発生する。
【００１５】
この磁気吹き現象によるアークの偏向は、溶接方向とは無関係に、溶接中に被溶接材中を流れるアース電流の向きによって生じ、特に、複数の電極で同時溶接を行う場合に顕著に発生する場合があり、アークが不安定になることによりスパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥が発生しやすい。
【００１６】
図８に示す複数電極の同時溶接においては、被溶接材１２上方に所定寸法を隔てて、図８では省略した溶接トーチおよび溶接ワイヤ（電極）１１を２本配置し、被溶接材１２の溶接開始側端部にアースケーブル９を取り付け、前記溶接ワイヤ１１に接続したパワーケーブル８およびアースケーブル９を溶接電源７のプラス側およびマイナス側のそれぞれに接続し、パワーケーブル８から電圧を印加することにより溶接ワイヤ（電極）１１と被溶接材１２の間にアーク１４を発生させながら溶接トーチおよび溶接ワイヤ（電極）１１を図８で右方向に進行させて溶接を行う。
【００１７】
前方の電極のアース電流１６ａと後方の電極のアース電流１６ｂはアースケーブル９の設置されている後方に流れるため、後方に位置するアーク１４は、前方に位置する電極のアース電流１６ａにより生じた誘導磁界が加算されるため、溶接アーク１４のアースケーブル９設置側近傍、つまり溶接方向と反対側の近傍が最も磁界密度が高くなり、この磁界とアーク電流１４との電磁作用によって、アースケーブル９設置側と反対側の溶接方向に最も大きなローレンツ力１７が生じ、これと同方向に溶接アーク１４も大きく偏向される。
【００１８】
このように、複数電極の同時溶接においては、被溶接材のアースケーブル設置点側に最も近い位置のアークのアースケーブル設置点側近傍に最も大きな磁界が生じ、アースケーブル設置点側からその反対側に向かう方向に最も大きなローレンツ力が働き、それと同方向に溶接アークが大きく偏向する。その結果、特に溶接アークの偏向が最も大きくなる電極では、アークが不安定なることによりスパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥が発生しやすい。
【００１９】
図１と図２に示したパネル溶接装置においても、第２列溶接トーチ６ｂのアークは第１列溶接トーチ６ａのアース電流の影響を受けるため磁気吹き現象が発生する。特に第１列溶接トーチ６ａのアース電流はパネル１と第２下部ガイドローラ５ｂの接触抵抗が少ない点に向かって流れるので、第１列溶接トーチ６ａのアース電流経路に第２列溶接トーチ６ｂがある場合に顕著な磁気吹き現象を発生して、スパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥が発生する。同様に第４列溶接トーチ６ｄのアークは第３列溶接トーチ６ｃのアース電流の影響を受けるため磁気吹き現象が発生する。また磁気吹き現象によりスパッタの発生が多くなると、スパッタが溶接トーチのシールドノズルを詰まらせたり、給電チップに付着してワイヤの送給不良を引き起すことがあり、より溶接不良を増加させ、製品に付着したスパッタを除去する付帯作業も増加させる。
【００２０】
多電極アーク溶接方法の磁気吹き現象を低減させる方法の従来技術として、例えば、特許文献１や特許文献２が挙げられる。特許文献１に開示された方法は、直線状に並設された複数電極とそれぞれの電極と対をなすアース接点を設けて、並設方向両端に位置する電極と対をなすアース接点を他の電極側にそれぞれ設けることにより磁気吹き現象を低減させている。
【００２１】
また、特許文献２に開示された方法は、被溶接材の溶接方向全長に被溶接材より電気抵抗が低い導電部材を当接し導電部材にアースケーブルを接続して溶接を行うことにより、溶接アーク点直下のアース電流の方向を垂直方向に近づけることができ、各電極の溶接アーク点のアース点側近傍の磁界発生を抑制でき、磁気吹き現象を低減できる。
【特許文献１】特開平３−９０２８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
以上説明したように、パネル溶接装置においては、隣接する溶接トーチよりのアース電流によりアークの磁気吹き現象が発生し、スパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥が発生する。具体的には、第２列溶接トーチのアークは第１列溶接トーチのアース電流の影響を受けるため磁気吹き現象が発生する。同様に第４列溶接トーチのアークは第３列溶接トーチのアース電流の影響を受けるため磁気吹き現象が発生する。
【００２３】
ここで、磁気吹き現象を低減させる方法を開示した上述の特許文献１は、直線状に並設された複数電極とこれらの電極と対をなすアース接点設けることが前提となっており、本発明が対象とするパネル溶接装置では、電極が直線状に並設されてなく、各電極のアース接点を電極と対向する位置に設置するには、各溶接トーチが溶接している炉壁管の裏側にアースケーブル設置端子を設ける必要があり、炉壁管の径とフィンの幅は固定でなく数種類あることから炉壁管より安定して通電を確保するのは技術的に難しく、また溶接トーチの配列によっては、設置端子の近傍に他の溶接トーチが存在し設置スペースが狭く、またスパッタ等の汚染対策もする必要があることから設置端子を各炉壁管に設けることは現実的でない。
【００２４】
また、上述の特許文献２は被溶接材にアース接続された導電部材を当接させることを前提としており、本発明が対象とするパネル溶接装置ではパネルの両面より同時溶接を行うので、特許文献２のように導電部材をパネルに当接しながら溶接することができず、引用文献２の手法をパネル溶接装置に適用することはできない。
【００２５】
本発明の目的は、パネル溶接装置において、隣接する溶接トーチよりのアース電流により発生するアークの磁気吹き現象を低減し、スパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
複数の炉壁管とフィンからなるボイラ炉壁パネルを移送する少なくとも２つの上下ガイドローラと、前記２つの上下ガイドローラの間に配置された第１列溶接トーチと、前記第１列溶接トーチに対して前記パネルの移送方向の後方側に配置された第２列溶接トーチと、を備えて、前記炉壁管と前記フィンをアーク溶接するボイラ炉壁パネル溶接装置であって、
前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチのアース設置端子を同一の前記ガイドローラに接続し、溶接トーチによるスプレーアーク状態を現出するパルス電流波形のピーク電流期間が、前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチとで重なり合わないように、各溶接トーチへのパルス電流を同期制御する構成とする。
【００２７】
また、複数の炉壁管とフィンからなるボイラ炉壁パネルを第１、第２及び第３の上下ガイドローラで拘束し、前記ガイドローラを回転させて前記パネルを移動させ、前記第１と第２のガイドローラ間に第１列溶接トーチと第２列溶接トーチを配置し、前記第２と第３のガイドローラ間に第３列溶接トーチと第４列溶接トーチを配置し、前記パネルの上面と下面を同時に溶接するボイラ炉壁パネル溶接装置であって、
前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチのアースケーブルを溶接進行方向の後方に配置された前記第２のガイドローラに設置するとともに、前記第３列溶接トーチと前記第４列溶接トーチのアースケーブルを溶接進行方向の後方に配置された前記第３のガイドローラに設置し、
前記第１列溶接トーチと前記第２列溶接トーチのパルス電流波形のピーク電流期間が重ならないようにずらすとともに、前記第３列溶接と前記第４列溶接トーチのパルス電流波形のピーク電流期間が重ならないようにずらす構成とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によるボイラ炉壁パネル溶接装置によれば、磁気吹き現象がほとんどなくなり安定した溶接を行うことができるようになり、溶接欠陥とスパッタの発生が減少し、品質と生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の全体構成を示す正面図である。図２は本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の全体構成を示す平面図である。図３は図２に示すＡ−Ａ線切断の断面図である。図４は図２に示すＢ−Ｂ線切断の断面図である。図５は第１列溶接トーチと第２列溶接トーチ、又は第３列溶接トーチと第４列溶接トーチに流すパルス電流波形の同期を示す図である。図９は本実施形態に関するボイラ炉壁パネルの外観構成を示す斜視図である。図１０は本実施形態に関するボイラ炉壁パネルの炉壁管とフィンの溶接部を示す断面図である。
【００３０】
図１と図２を参照して、本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置では、炉壁管２の４本とフィン３の３本からなるパネル１を、第１上部ガイドローラ４ａと第１下部ガイドローラ５ａと、第２上部ガイドローラ４ｂと第２下部ガイドローラ５ｂと、第３上部ガイドローラ４ｃと第３下部ガイドローラ５ｃにより上下より拘束し、ガイドローラを図示していない駆動機構により回転しパネル１を図１の左方向に移動させる構造になっている。
【００３１】
上部のガイドローラ４ａ，４ｂ，４ｃは、図示していないがエアーシリンダあるいは油圧シリンダで上下に移動する構造になっていて、エアーあるいは油圧により下部のガイドローラ５ａ，５ｂ，５ｃに押し付けられている。また、上下のガイドローラは、図示していないが炉壁管２とフィン３の形状に合わせて炉壁管２とフィン３に密着する形状になっていて、溶接により炉壁管２とフィン３の位置ずれと変形を最小にするように炉壁管２とフィン３を拘束している。
【００３２】
第１上部、下部ガイドローラ４ａ，５ａと、第２上部、下部ガイドローラ４ｂ，５ｂの間に第１列溶接トーチ６ａと第２列溶接トーチ６ｂをパネル１下面から上向き姿勢で配置し、第２上部、下部ガイドローラ４ｂ，５ｂと、第３上部、下部ガイドローラ４ｃ，５ｃの間に第３列溶接トーチ６ｃと第４列溶接トーチ６ｄをパネル１上面から下向き姿勢で配置する。このトーチ配列はいろいろなパターンがあるが、第１列溶接トーチ６ａと第３列溶接トーチ６ｃ、第２列溶接トーチ６ｂと第４列溶接トーチ６ｄが同じ炉壁管２とフィン３の上面、下面反対側の溶接を行う配列になり、各溶接トーチは隅肉溶接のため、図３、図４に示すように、傾ける場合が多く、また、フィン３の幅が狭いパネル１もあり同列溶接トーチで同じフィン３を溶接すると入熱量が上がりフィン３が溶け落ちることがあるため、第１列溶接トーチ６ａと第２列溶接トーチ６ｂ、第３列溶接トーチ６ｃと第４列溶接トーチ６ｄの間隔をとって配列する必要がある。
【００３３】
第１列、第２列溶接トーチ６ａ，６ｂは、パワーケーブル８ａにより溶接電源７ａのプラス端子に接続し、溶接電源７ａのマイナス端子よりアースケーブル９ａをアース設置端子１０ａに接続し、アース設置端子１０ａはケーブル２１ａにより給電ブラシ２０ａに接続され、給電ブラシ２０ａは第２下部ガイドローラ５ｂにばね２２ａにより押し付けられ、第２下部ガイドローラ５ｂと給電ブラシ２０ａの可動部でも確実に通電が行えるようになっていて、溶接電流が流れる回路を形成する。同様に、第３列、第４列溶接トーチ６ｃ，６ｄは、パワーケーブル８ｂにより溶接電源７ｂのプラス端子に接続し、溶接電源７ｂのマイナス端子よりアースケーブル９ｂをアース設置端子１０ｂに接続し、アース設置端子１０ｂはケーブル２１ｂにより給電ブラシ２０ｂに接続され、給電ブラシ２０ｂは第２下部ガイドローラ５ｃにばね２２ｂにより押し付けられ、第２下部ガイドローラ５ｃと給電ブラシ２０ｂの可動部でも確実に通電が行えるようになっていて、溶接電流が流れる回路を形成する。
【００３４】
ガイドローラは、図示していないが炉壁管２とフィン３の形状に合わせて中央部は凹凸があるため、図３に示すように給電ブラシ２０ａは下部ガイドローラの両端に設置する。なお、アースケーブルの設置もいろいろな方法があり、例えばアースケーブル設置端子を直接パネル１本体に設置し、パネル１と一緒にアースケーブル接地端子を移動させる場合もある。本実施形態に係るパネル溶接装置では、ガイドローラで複数の炉壁管２とフィン３を移動させ、固定した溶接トーチに図示していないワイヤを送り込み、溶接トーチ先端よりアークを発生させて炉壁管２とフィン３をパネル１の上面、下面から同時溶接を行い接合してパネル１を製作する。なお、本実施形態に係るパネル溶接装置では炉壁管４本とフィン３本からなるパネルの溶接装置を示したが、これは本発明の構成例であり、これに限らず、装置構成は同じで炉壁管とフィンの本数は増やした装置にすることも可能である。
【００３５】
次に、本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の動作並びに機能について説明する。まず、背景技術の欄で、図７の説明で記載したように、溶接進行方向に対して溶接開始位置方向にアース設置すると、即ち溶接進行方向の後方にアース接続位置を設置するとアークが前方に吹かれ、高速溶接がしやすくなる。つまり、第１列溶接トーチ６ａと第２列溶接トーチ６ｂと対になるアースケーブル９ａは、第２下部ガイドローラ５ｂに設置しているアースケーブル設置端子１０ａに設置するのがよい。同様に、第３列溶接トーチ６ｃと第４列溶接トーチ６ｄと対になるアースケーブル９ｂは、第３下部ガイドローラ５ｃに設置しているアースケーブル設置端子１０ｂに設置するのがよい。なお、これに限らず、種々の条件を考慮して、アース接続位置を図６に示すように、溶接進行方向の前方にしても良い。
【００３６】
このように接続すると、第１列溶接トーチ６ａのアース電流はパネル１（炉壁管２とフィン３からなる）と第２下部ガイドローラ５ｂの接触抵抗が少ない点に向かって流れるので、第１列溶接トーチ６ａのアース電流経路に第２列溶接トーチ６ｂがある場合に磁気吹き現象を発生して、スパッタの発生やビード形状不良などの溶接欠陥が一応発生することとなる。同様に、第４列溶接トーチ６ｄのアークは第３列溶接トーチ６ｃのアース電流の影響を受けるため磁気吹き現象が発生することとなる。
【００３７】
一方、消耗電極式ガスシールドアーク溶接では、安定したスプレーアーク溶接を行いスパッタを低減させるために、パルス溶接法を適用することがよく知られている。溶接電流が大電流の臨界電流域では、ワイヤの母材への移行が細かい溶滴になりスプレーアーク状態になるが、溶接電流が臨界電流以下では溶滴が大きいグロビュール移行になりスパッタの発生が増える。
【００３８】
そこで、パルス電流を用いて、ピーク電流時にスプレーアーク状態にし安定した溶滴移行を行い、溶滴移行が行われないベース電流時に低い電流にして平均電流を下げる。またパルス電流を用いることにより、上向き姿勢等でもビードが垂れにくくなる。特にインバータ溶接電源の普及により、パルス電流波形を自由に制御できるようになり、低電流域から高電流域まで安定した溶接が行えるようになった。
【００３９】
パルス溶接においてアークの安定性に重要な期間はピーク電流期間になる。そこで、図５に示すように、第１列溶接トーチ６ａの溶接電流波形を（Ａ）とし、第２列溶接トーチ６ｂの溶接電流波形を（Ｂ）にすると、第１列溶接トーチのピーク電流期間には、第２列溶接トーチはベース電流期間になっているため磁気吹き現象は発生するが、アークの安定性にはそれほど影響がない。同様に、第２列溶接トーチがピーク電流期間には、第１列溶接トーチはベース電流期間のためアーク安定性に影響を受けることは少ない。このように、アークの安定性に影響が大きいピーク電流期間を第１列と第２列トーチでずらすことにより、見掛け上アークの磁気吹き現象を無くすことができる。第３列溶接トーチ、第４列溶接トーチにおいても同様に、ピーク電流期間をずらすことにより見掛け上アークの磁気吹き現象を無くすことができる。
【００４０】
以上説明したように、本発明の実施形態では、パルス溶接法においてスプレーアーク状態にし安定した溶滴移行を行うピーク電流の期間を、溶接進行方向の第１列と第２列の溶接トーチとの間でずらす同期制御を行うことによって、磁気吹き現象を無くするようにして安定した溶接を行えることを特徴とするするものである。これによって、第１列と第２列の溶接トーチのピーク電流値は、スプレーアーク状態にする電流であれば良く、それぞれの列のピーク電流値は必ずしも同一でなくても良い。また、図１と図２に示す構成例では４つの列の溶接トーチと３つのガイドローラを示したが、これに限らず、２つの列又は６列以上の列構成であっても良い。さらに、第１列と第２列とがパネルの上下面側に配置されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るボイラ炉壁パネル溶接装置の全体構成を示す平面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線切断の断面図である。
【図４】図２に示すＢ−Ｂ線切断の断面図である。
【図５】本実施形態に関する、第１列溶接トーチと第２列溶接トーチ、又は第３列溶接トーチと第４列溶接トーチに流すパルス電流波形の同期を示す図である。
【図６】被溶接材のアース接続位置が溶接進行方向前方のときの１電極アーク溶接状況を示す模式図である。
【図７】被溶接材のアース接続位置が溶接進行方向後方のときの１電極アーク溶接状況を示す模式図である。
【図８】被溶接材のアース接続位置が溶接進行方向後方のときの２電極アーク溶接状況を示す模式図である。
【図９】本実施形態に関するボイラ炉壁パネルの外観構成を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態に関するボイラ炉壁パネルの炉壁管とフィンの溶接部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  パネル
２  炉壁管
３  フィン
４ａ  第１上部ガイドローラ
４ｂ  第２上部ガイドローラ
４ｃ  第３上部ガイドローラ
５ａ  第１下部ガイドローラ
５ｂ  第２下部ガイドローラ
５ｃ  第３下部ガイドローラ
６  溶接トーチ
６ａ  第１列溶接トーチ
６ｂ  第２列溶接トーチ
６ｃ  第３列溶接トーチ
６ｄ  第４列溶接トーチ
７，７ａ，７ｂ  溶接電源
８，８ａ，８ｂ  パワーケーブル
９，９ａ，９ｂ  アースケーブル
１０ａ，１０ｂ  アースケーブル設置端子
１１  溶接ワイヤ
１２  被溶接材
１３  溶接ビード
１４  アーク
１５  溶接電流
１６，１６ａ，１６ｂ  アース電流
１７  ローレンツ力
１８  溶接ビード
２０ａ，２０ｂ  給電ブラシ
２１ａ，２１ｂ  ケーブル
２２ａ，２２ｂ  ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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